Anzeige
By creating a better way to see molecules at work in living brain cells, researchers affiliated with MIT's Picower Institute for Learning and Memory and the MIT Department of Chemistry are helping elucidate molecular mechanisms of synapse formation.
These studies could also help further understanding of how synapses go awry in developmental diseases such as autism and Fragile X syndrome. The study will appear in the Oct. 7 issue of Cell.
Using the new technique, which is more accurate and sensitive than existing methods, the researchers found that certain protein-protein interactions can affect early phases of synapse maturation. Their work will help scientists understand exactly how two adjacent neurons form a synapse—the meeting point where information transfer among brain cells occurs. This method provides information on the dynamics of proteins in synapses on a minute-by-minute time scale, the researchers said.
"How nascent contacts mature into excitatory or inhibitory synapses is an area of intense interest," said Amar Thyagarajan, Autism Speaks Postdoctoral Fellow in the laboratory of Alice Y. Ting, associate professor of chemistry. "Trans-synaptic signaling complexes seem like a good place to start looking for clues to this process since they mediate signaling into the pre- and post-synaptic cells during this process."
Study co-authors Thyagarajan and Ting are Picower Institute affiliates.
The researchers studied the interaction of the proteins neurexin and neuroligin on the surface of neurons. These adhesion molecules--two of many in the brain that regulate synapse formation, maturation, function and plasticity--not only function as the "glue" that hold neurons together but also mediate signaling so that the appropriate molecular components are recruited for the pre- and postsynaptic cells.
Neurexins and neuroligins can be thought of as a chemical bridge and communication network that spans the synaptic cleft.
Called BLINC (Biotin Labeling of Intercellular Contacts), the new technique creates a fluorescent signal only when neurexin and neuroligin interact. "The only way for a BLINC signal to occur is when two neurons contact each other," Thyagarajan said.
For a long time, it had been known that neurexins and neuroligins are important for synapse maturation. However, their exact function was unclear since most previous studies used indirect methods such as manipulating gene expression to infer function.
"Our motivation was that if we could come up with a way to directly observe this complex, then maybe we could better understand its function in synapse maturation," Thyagarajan said.
"We developed BLINC to visualize this complex in live synapses in culture. We then used BLINC in different modalities to discover that synaptic activity causes the neurexin-neuroligin complex to grow in size," he said. "This growth is necessary for the recruitment of AMPA receptors to young synapses.
"AMPA receptor recruitment is a hallmark of excitatory synapse maturation, so our study demonstrated how a trans-synaptic complex can affect early phases of synapse maturation," Thyagarajan said.
Source: "Imaging Activity-Dependent Regulation of Neurexin-Neuroligin Interactions Using trans-Synaptic Enzymatic Biotinylation," by Amar Thyagarajan and Alice Y. Ting. Cell, 7 October, 2010.
Jennifer Hirsch | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.mit.edu
Weitere Berichte zu: AMPA > BLINC > brain cell > cell death > Picower > synapse formation
Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center
Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.
„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...
Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen
Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.
Jetzt ...
Anzeige
Anzeige

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik
Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen
23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz
Nea Kameni volcano movement captured by Envisat
23.05.2012 | Geowissenschaften
Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Exklusive Kontakte beim Investforum
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten